專利名稱：正交三軸機械手的驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種正交三軸機械手的驅動裝置，這種機械手是在主軸夾頭和工件供給部分及運出部分間搬運工件用的。
至今，自動車床上都設有作為正交三軸機械手的龍門式裝料裝置，把工件供給主軸夾頭，或者把加工后的制品從主軸夾頭那里運出，這種技術都已是公知的。這種龍門式裝料裝置的結構是把門型的載荷架直立地設置在車床的基座上，在這載荷架的橫梁上配置著移動體，由馬達的動力驅動行進輪、使這移動體沿左右(X軸)方向行進；在這移動體上設置著能沿前后(Z)軸方向移動的滑動體，用另一個馬達使這滑動體前后滑動；在這滑動體上設置著能沿上下(Y軸)方向移動的升降桿，再用另一個馬達使這升降桿升降；在這升降桿下部配設著載荷頭，用這載荷頭上所設置的載荷夾頭就能夾持工件、并進行交接。
由于這種以前的龍門式裝料裝置做成用不同的馬達使其分別向X軸、Y軸、Z軸移動的結構，為了提高這些馬達的定位精度均使用伺服馬達，因此成本較高，而且因馬達自身的重量使移動體的重量增加，由此就必需把支撐移動體的載荷架也做成較堅固笨重的結構。
本發明就是為了解決上述的問題而作出的，其目的是提供一種用一個馬達就能分別使三軸驅動的、結構簡單、重量輕、成本低的正交三軸機械手的驅動裝置。
為了達到上述的目的，本發明的正交三軸機械手的驅動裝置包括能相對于行進機架沿X軸方向移動的移動體、相對于這個移動體、能沿Z軸方向移動的滑動體和相對于這個滑動體能沿Y軸方向移動的升降體；把這三軸方向的動力傳遞做成由皮帶輪和皮帶，從行進架上所設置的驅動馬達向下游側串聯地驅動；在X軸方向、Y軸方向、Z軸方向的動力傳遞部分的各個設定位置上設置制動裝置，通過對這制動裝置的作用和不作用的有選擇地轉換就能分別使各軸驅動；用設置在行進架上的一個馬達就能驅動正交三軸機械手。
本發明提供一種正交三軸機械手的驅動裝置，包括能相對于行進機架、沿X軸方向移動的移動體，能相以于這個移動體、沿Z軸方向移動的滑動體；和能相對這個滑動體、沿Y軸方向移動的升降體，其特征在于它是把這三軸方向的動力傳遞系統設計成串聯的；在各個動力傳遞部分設置制動裝置，通過對制動裝置的作用或不作用的有選擇地轉換，用一個馬達就能分別使各軸驅動。
本發明的目的還可以如下方式達到所述的正交三軸機械手的驅動裝置，其特征在于上述的動力傳遞系統由設置在與X軸、Y軸和Z軸相對應的各個移動體上的皮帶機構；和與這皮帶機構相結合地支承該皮帶機構、支承在上述移動體的面對著的側面上的皮帶輪構成；是由上述的制動裝置控制該皮帶輪回轉的。
所述的正交三軸機械手的驅動裝置，其特征在于上述的制動裝置由設置在移動體的停止位置上的掛鉤和解除與這掛鉤的結合的制動裝置構成。
用具有這種結構的裝置，如圖3所示，在對Z軸方向進行制動的作為制動裝置的電磁制動器32、和對Y軸方向進行制動的作為制動裝置的電磁制動器45接通，使作為X軸方向的制動裝置的旋轉螺旋管33的制動解除時，就能由驅動馬達10的驅動，使移動體9相對于行進機架3沿X軸方向移動；在使旋轉螺旋管33的結合片33a與掛鉤17～20中的任意一個結合后、使移動體9固定在行進機架3上，使電磁制動器32接通、使電磁制動器45斷開、使驅動馬達10驅動時，就能使升降體40沿Y軸方向移動；在使結合片與掛鉤17～20中的任意一個結合后、使電磁制動器32斷開、使電磁制動器45接通、使驅動馬達10驅動時，就能使滑動體35相對于移動體9沿Z軸方向移動。


圖1是表示配備著本發明的正交三軸機械手和工件供給裝置和輸出傳送帶的整個自動車床的正面圖，圖2是本發明的正交三軸機械手的驅動裝置的立體圖，圖3是表示本發明的正交三軸機械手的驅動裝置的動作原理圖。
下面參照著附圖對本發明的一個實施例進行說明，圖1是配備本發明的正交三軸機械手和工件供給裝置及輸出傳送帶的整個自動車床的正面圖，圖2是本發明的正交三軸機械手的驅動裝置的立體圖，圖3是表示本發明的正交三軸機械手的驅動裝置的動作原理圖。
下面，參照圖1，說明裝有本發明的正交三軸機械手的雙軸型自動車床的整個裝置結構，即它是在基座1上設置著車床A，在這車床A的兩側、直立地設置正交三軸機械手B的承載架的支柱2、2；在這支柱2、2的上部、橫向地架設著行進機架3，在行進機架3上、放置著下述的移動體9。車床A的主軸夾頭4、4在基座1中央的上方，從主軸箱突出；在這主軸夾頭4、4的側邊，六角刀架7、7能前后滑動和轉動地突設著，在這六角刀架7、7的外周面上設有多種切削刀具；使這六角刀架7、7回轉并選取加工時所要用的切削刀具，使夾住工件的主軸回轉，同時使六角刀架7前后左右地滑動，就能進行切削加工。5是操作盤，6是切屑排出傳送帶。
另外，在車床A的右側設置著工件送進器C、在左側設置著制品運出傳送帶D，在這車床A和工件送進器C及制品運出傳送帶D之間設置著本發明的能搬運工件的正交三軸機械手B。即如圖2、圖3所示，正交三軸機械手B這裝置被橫向地架設在上述的行進機架3和工件送進器C及制品運出傳送帶D的上方，在行進機架3的右端固定著由伺服馬達構成的驅動馬達10，在這驅動馬達10的驅動軸10a上固定著皮帶輪11，在行進機架3左端、能自由回轉地由支軸支承著從動皮帶輪12，在皮帶輪11、12之間纏繞著同步皮帶13。
另一方面，在上述的行進機架3上附設著行進軌道3a，移動體9被做成能沿著這行進軌道3a(沿X軸方向)移動，在這移動體9前部的呈三角形的三個頂點位置上、能自由回轉地設置著皮帶輪14、15、16，上述同步皮帶13的中間部分、成“Z”字狀地纏繞在這些皮帶輪14、15、16上。在行進機架3的前面、分別在工件送進器C的上方、主軸夾頭4、4的上方和制品運出傳送帶D的上方、設置著使移動體9停止用的作為制動裝置的掛鉤17、18、19、20，這些掛鉤17、18、19、20分別形成凹部17a、18a、19a、20a，在移動體9上設有旋轉螺旋管33，它帶有能與上述凹部17a、18a、19a、20a結合的結合片33a，通常、旋轉螺旋管33使結合片處于自由狀態，當移動到上述掛鉤17、18、19、20中的任意一個位置上時，結合片33a就能滑入凹部17a、18a、19a、20a，使移動體9停止移動。在想要使結合片從這位置上的掛鉤脫出時，使旋轉螺旋管33動作，從而使結合片33a回轉，使其從凹部脫出，就使結合解除，若使驅動馬達10驅動、就能使移動體9在行進機架3上移動。但在移動體9的行進軌道3a的嵌接部設置制動裝置，就能做成使其在任意位置上停止的結構。
設置在上述移動體9前部的三個皮帶輪中的中央一個皮帶輪15被固定在回轉軸21上，這個回轉軸21能自由回轉地支承在移動體9上，在這回轉軸21的后端固定著傘齒輪22、傘齒輪23與這傘齒輪22嚙合，傘齒輪23的軸24能自由回轉支承在移動體9上，在這軸24的另一端固定著皮帶輪25，在移動體9后部、能自由回轉支承著皮帶輪26，在皮帶輪25、26之間纏繞著同步皮帶27。與上述皮帶輪25、26及同步皮帶27平行地使皮帶輪28、29能自由回轉地支承在移動體9上的前后，在皮帶輪28、29之間纏繞著皮帶30。在皮帶輪29的回轉軸31上連接著作為制動裝置的電磁制動器32，能使皮帶30的回轉停止。
而且，滑動體35能沿前后方向(Z軸)自由滑動地嵌在上述的移動體9上，這個滑動體35由底面通過連接板36固定在上述的皮帶30上，嵌接部35a設置在滑動體35的前部上，升降體40沿上下(Y軸)方向能自由滑動地嵌接在這嵌接部35a里，升降體40的下部設置著載荷頭41，載荷夾頭42、42相互錯開90度位置、向水平方向和垂直方向地配設，通過使載荷頭41回轉就能使載荷夾頭的相互位置發生變更。
皮帶輪37、38、39能自由回轉地配設在上述滑動體35上的三角形的三個頂點位置上，上述的同步皮帶27的中間部分成“Z”字狀地纏繞在皮帶輪37、38、39上，固定著上述的中央位置上的皮帶輪38的回轉軸43能自由回轉地支承在滑動體35上，在回轉軸43的另一端設有皮帶輪44和作為制動裝置的電磁制動器45，把這皮帶輪38、44、回轉軸43做成能制動的，在皮帶輪44上纏繞著同步皮帶46，這同步皮帶46的一端固定在上述升降體40的上部40a上，另一端固定在升降體40的下部40b上；在滑動體35的前部能自由回轉地設置著導引皮帶輪47、48，對上述的同步皮帶46進行導引，使它能纏繞在皮帶輪44上。但也可用鏈子替代上述的同步皮帶、用鏈輪代替皮帶輪地形成正交三軸機械手的驅動裝置。
在要由這種結構的正交三軸機械手B搬運工件，使移動體9左右地滑動的場合下，使旋轉螺旋管33的結合片33a處在不與掛鉤17、18、19、20結合的狀態下，通過使電磁制動器32動作，皮帶30就不能回轉，就使滑動體35變成不能前后移動；而通過使電磁制動器45動作，皮帶輪44被固定在滑動體上，就使升降體40變成不能上下移動，同時皮帶輪38也變成不能回轉，使同步皮帶27變成不能回轉，通過傘齒輪23、22的傳動，使皮帶輪15也不能回轉，從而形成使移動體9被固定在同步皮帶13上的狀態。
在這種狀態下將驅動馬達10驅動時，移動體9就能在行進軌道3a上左右滑動，在要從工件送進器C夾住工件的情況下，使移動體9移動到掛鉤17的位置上，使結合片33a與之結合，從而使移動體9停止；在要從工件送進器C把工件夾持后、進行搬運、并將其夾持在主軸夾頭4上的情況下，使移動體9移動到掛鉤18或者掛鉤19的位置上，使結合片33a與之結合；在要從主軸夾頭4運出制品、將其運到制品搬運傳送帶D上的情況下，使移動體9移動到掛鉤20的位置上，使結合片33a與之結合；在要從一個位置向另一個位置移動時，使旋轉螺旋管33動作，使結合片33a退出，把結合解除，就能使移動體9向所要求的位置移動。
當需要在結合片33a與掛鉤結合的位置上，使升降體40上下移動、進行工件交接的場合下，當把電磁制動器45的動作解除(使電磁制動器32動作)時，回轉軸43就能自由回轉，皮帶輪15也能自由回轉，當將驅動馬達10驅動時，通過皮帶輪11作用，同步皮帶輪13就被回轉，把動力傳給皮帶輪15、傘齒輪22、23、皮帶輪25、同步皮帶27、皮帶輪38、回轉軸43、皮帶輪44，使同步皮帶46回轉，就能使升降體40上下滑動。而且升降體40的上下高度由傳感器檢測，最高上升位置是一定的，由停止位置下降到規定的高度來控制它的下降位置。
當需要在主軸夾頭4、4和載荷夾頭42間交接工件的場合下，有必要使滑動體35前后滑動，這時使結合片33a與掛鉤18或19結合，在把移動體9固定的狀態下，把電磁制動器32的動作解除，使電磁制動器45動作，這時，皮帶30就能自由回轉，就使滑動體35能前后滑動，而且，當把升降體40固定在滑動體35上時，皮帶輪38也就不能回轉，隨著同步皮帶27的回轉，滑動體35就被前后滑動。因此，在使驅動馬達10驅動、使同步皮帶13回轉時，通過皮帶輪15、傘齒輪22、23、皮帶輪24作用，同步皮帶27就被回轉，就能使滑動體35前后滑動。這滑動體35的前后滑動的位置也同樣由上述的傳感器檢測，在規定的位置上使其滑動規定的距離地加以控制。
如上所說，使電磁制動器32、45接通，由驅動馬達10的驅動，能使移動體9沿左右(X軸)移動；在掛鉤17-20的任意一個位置上、使結合片33a與掛鉤17-20的凹部17a-20a結合，使移動體9固定、并使電磁制動器32接通，使電磁制動器45斷開，使驅動馬達10驅動時，就能使升降體40升降(即沿Y軸方向移動)；在使移動體9固定的狀態下，把電磁制動器32斷開，把電磁制動器45接通，使驅動馬達10驅動時，就能使滑動體35前后滑動(即沿Z軸方向移動)。
由于本發明具有上述的結構，因而有下述的效果。即，用一個驅動馬達就能分別使三軸驅動，和以前的用三個伺服馬達使三軸驅動的結構相比，能使行進機架和移動體重量減輕，能使結構簡單，成本降低；此外，由于以前是用伺服馬達、由滾動絲杠使其移動，而本發明是由同步皮帶就能驅動，因而能使重量更加減輕。
權利要求
1.一種正交三軸機械手的驅動裝置，包括能相對于行進機架、沿X軸方向移動的移動體，能相以于這個移動體、沿Z軸方向移動的滑動體；和能相對這個滑動體、沿Y軸方向移動的升降體，其特征在于它是把這三軸方向的動力傳遞系統設計成串聯的；在各個動力傳遞部分設置制動裝置，通過對制動裝置的作用或不作用的有選擇地轉換，用一個馬達就能分別使各軸驅動。
2.如權利要求1所述的正交三軸機械手的驅動裝置，其特征在于上述的動力傳遞系統由設置在與X軸、Y軸和Z軸相對應的各個移動體上的皮帶機構；和與這皮帶機構相結合地支承該皮帶機構、支承在上述移動體的面對著的側面上的皮帶輪構成；是由上述的制動裝置控制該皮帶輪回轉的。
3.如權利要求1或2所述的正交三軸機械手的驅動裝置，其特征在于上述的制動裝置由設置在移動體的停止位置上的掛鉤和解除與這掛鉤的結合的制動裝置構成。
全文摘要
本發明提供一種用一個馬達就能驅動正交三軸機械手的、行進架和移動體的重量均較輕、結構簡單、成本低的正交三軸機械手的驅動裝置。
文檔編號B23Q7/04GK1129623SQ94113559
公開日1996年8月28日 申請日期1994年12月24日 優先權日1993年12月24日
發明者中島章雄 申請人:村田機械株式會社